基于藏語的嵌入式語音播放系統(tǒng)

　　當今，嵌入式系統(tǒng)已逐漸應(yīng)用到各個領(lǐng)域，給人民群眾的生活提供了極大的方便。但是基于藏語的嵌入式語音播放系統(tǒng)幾乎沒有，該項目的實施可以填補藏文文本語音播放系統(tǒng)的空白，同時對于推廣藏語，提高少數(shù)民族同胞的生活、工作質(zhì)量，促進少數(shù)民族事業(yè)發(fā)展都起到了很大的推動作用。

　　該系統(tǒng)包括藏文嵌入式輸入法的設(shè)計與實現(xiàn)和藏文語音資源的處理兩大部分，通過本項目的的實施，可以解決藏族同胞中有語言障礙者的交流問題，使其可以方便地將自己的想法通過鍵盤輸入的方式變成藏文文本，進而可以通過該系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成聲音，達到與正常人進行交流的目的，從而大大地改善和提高了他們的生活質(zhì)量。

　　1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

　　本設(shè)計利用SPCE3200芯片進行開發(fā)，硬件上以開發(fā)板作為開發(fā)平臺，利用PC機進行軟件程序開發(fā)。SPCE3200嵌入式實驗箱是凌陽科技大學(xué)計劃推出的一款全功能32位開發(fā)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，它基于S+Core架構(gòu)32位微處理器SPCE3200，該處理器最大的特色是具有較強的多媒體處理能力。該核心板的設(shè)計基于開發(fā)考慮，配置簡單，布局簡潔明了，外設(shè)齊全，接口標準，擴展方便，可以較容易的實現(xiàn)本系統(tǒng)的字符輸入、顯示、語音播放功能，因此本設(shè)計采用SPCE3200作為主控芯片。根據(jù)各功能的需求，其系統(tǒng)硬件整體框圖如圖1所示。主要由SPCE3200主控板、TFT模塊、Toueh Panel模塊、語音資源播放模塊組成。其中，TFT LCD即薄膜晶體管液晶顯示器。在驅(qū)動方式上，與簡單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個像素上都設(shè)置有一個薄膜晶體管大大提高了圖像的質(zhì)量(尺寸、)含有行驅(qū)動電路及數(shù)據(jù)驅(qū)動，可直接與多媒體處理器SPCE32 00的LCD控制器接口相連：Touch Panel模塊利用SPCE3200獲取觸屏坐標，SPCE3200具有12位的ADC具有8個通用的A／D轉(zhuǎn)換通道，通過電阻式獲取觸屏的標值；使用UFAT文件系統(tǒng)對SD卡進行讀寫文件操作，并通過AD和DA通道實現(xiàn)MP3的語音播放功能。

　　1．1 TFT_LCD模組簡介

　　TFT LCD是Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display的縮寫，即薄膜晶體管液晶顯示器。在驅(qū)動方式上，TFT LCD與無源TN LCD、STN LCD的簡單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個像素上都設(shè)置有一個薄膜晶體管(TFT)，可有效地克服非選通時的串擾，使顯示液晶屏的靜態(tài)特性與掃描線數(shù)無關(guān)。大大提高了圖像質(zhì)量(尺寸、色彩)，控制起來也比較容易。TFT LCD模塊的電路連接式如圖2所示。

　　TFT LED主要由偏振片、濾色器基板、液晶、TFT基板、偏振片、背光源組成。通過改變R、G、B信號線上的電壓，可以控制LCD的透光，使每一個像素呈現(xiàn)不同的顏色。按照時序，控制整屏的所有像素點就可以控制LCD顯示。

　　內(nèi)置于SPCE3200的TFT LCD接口能夠支持對多種輸入格式的TFT型LCD顯示屏的控制，譬如DataEnable(DE)、Hsync／Vsync、16位并行RGB、8位delta RGB以及CCIR601／656等輸入。LCD顯示屏支持的分辨率為320(水平像素)x240(垂直像素)，并支持NTSC／PAL顯示格式。由于同步信號的位置及寬度都是可配置的，故可以滿足各種規(guī)格的TFT LCD屏的要求。

　　本系統(tǒng)之所以選擇TFT LCD模組是根據(jù)系統(tǒng)對圖片顯示的的需求和模組接口簡單，應(yīng)用方便。此外TFT LCD內(nèi)置觸屏接口，可以直接用來做觸摸屏，是本系統(tǒng)的觸屏與顯示一體化。

　　1．2 Toueh Pannel模組簡介

　　觸摸屏(Touch Panel)是一種直接以觸碰方式來達成輸入指令的透明面板。SPCE3200具有12位的ADC具有8個通用的A／D轉(zhuǎn)換通道，通過X2或者X1把接觸點到Y(jié)1的電壓輸入SPCE3200的其中一個A／D通道，就可以計算獲得縱坐標值，同樣，通過Y1或者Y2把接觸點到X2的電壓輸入其中一個A／D通過，就可以獲得橫坐標值。

　　實驗箱上LCD大小為640 x480，最左端橫坐標為0，最右端橫坐標為639，最上端縱坐標為0。最下端縱坐標為479。假設(shè)屏上任意坐標點(x，y)的橫向電壓測得為Vx，縱向電壓測得為Vy，其中：0≤x<640，0≤y<480，0≤Vx≤3.3 V，0≤Vy≤3.3 V。此時計算得到：

　　本系統(tǒng)是針對特殊人群設(shè)計的，考慮到操作的方便性和容易性，所以利用Touch Panel模組可以讓使用者通過觸摸屏實現(xiàn)各種功能。

　　1．3 語音播放模塊——DAC

　　本系統(tǒng)語音的實現(xiàn)選擇SPCE3200的MP3文件播放。硬件上依賴DAC進行輸出播放；軟件上主要通過MP3庫解碼器的API函數(shù)來實現(xiàn)，保證了語音輸出的質(zhì)量同時軟件操作上也較容易。

　　SPCE3200有兩路16位高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可以進行普通的D／A轉(zhuǎn)換，也可以進行立體聲語音播放。SPCE3200的DAC模塊共有3個引腳：其中DAC_VREF為DAC參考電壓輸入引腳；DAC_CH0為DAC通道0信號輸出引腳；DAC_CH1為DAC通道1信號輸出引腳。SPCE3200的DAC模塊有兩路DAC通道(通道0和通道1)，具有4級深度的FIFO Buffer(Buffer的大小可設(shè)置)，可以編程設(shè)置DAC采樣率，其中斷機制和緩存區(qū)支持可使得語音播放更方便。其特性如下：

　　1)電壓型輸出；

　　2)16位精度；

　　3)共有兩路DAC通道(通道0和通道1)；

　　4)具有4級深度的FIFO Buffer，Buffer的大小可設(shè)置；

　　5)終端機制和緩沖區(qū)的支持使得利用DAC進行語音播放更方便。

　　2 輸入鍵盤

　　本項目考慮到應(yīng)用的復(fù)雜程度和系統(tǒng)資源分配，充分利用SPCE3200的多媒體特性，采用含37個按鍵的鍵盤來實現(xiàn)藏文字符以及數(shù)字和特殊符號的輸入，界面直觀，操作方便。

　　鍵盤的布局見圖3所示，本實驗將LCD液晶屏通過坐標測試分為主窗口、字符選擇窗口和字符顯示窗口。在鍵盤以圖片形式在鍵盤主窗口顯示，通過掃描函數(shù)以1～30號鍵作為藏文基本基字的存儲鍵，然后利用軟件將常用藏文字符存儲到每個鍵下，從而實現(xiàn)藏文的觸鍵輸入。本設(shè)計以*號鍵作為藏文分隔符，以←_鍵作為取消鍵，以鍵作為確認鍵，以↑鍵作為上翻鍵，以↓鍵作為下翻鍵，從而實現(xiàn)了上翻、下翻、確認、刪除、輸入等功能。以34鍵作為#鍵用來存儲數(shù)字符號和特殊的藏文符號，簡單地實現(xiàn)數(shù)字特殊符號的輸入。

　　3 軟件部分設(shè)計

　　本項目是在充分利用SPCE3200嵌入式系統(tǒng)多媒體特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合藏族同胞的實際情況特別是藏族語言表達障礙人員設(shè)計的一款集藏文輸入法與藏文語音播報為一體的系統(tǒng)，為藏語在嵌入式系統(tǒng)中的開發(fā)提供了思路，具有很強的使用價值和一定的推廣前景。

　　軟件設(shè)計如圖4所示，程序運行后先初始化各變量和顯示初始界面，然后進入主循環(huán)，顯示選擇菜單，通過掃描觸鍵，并調(diào)用鍵值判斷函數(shù)獲得鍵值，當取消鍵被選擇時，LCD界面顯示取消本次操作，返回鍵盤掃描函數(shù)等待下一次操作。當確認鍵按下時，開始輸入信息，通過觸鍵、判斷鍵值，然后選擇調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)實現(xiàn)其功能。

　　3．1 藏文輸入法的設(shè)計

　　自古以來，藏語言文字在藏族社會生活中占有很重要的地位。然而當今高科技電子時代藏文信息化處理技術(shù)的研發(fā)也越來越深入，藏文輸入法對藏文信息化起著非常重要的作用，本系統(tǒng)是在嵌入式系統(tǒng)中設(shè)計的藏文輸入法。藏文輸入法的具體軟件實現(xiàn)方法如下：

　　進入藏文輸入函數(shù)后，首先將藏文信息數(shù)組和藏文存儲數(shù)組清空，通過掃描按鍵，判斷鍵值，通過測量按鍵下的藏文字符個數(shù)，獲取相應(yīng)按鍵下的藏文字符并復(fù)制到藏文存儲數(shù)組中，然后調(diào)用藏文字符選擇函數(shù)。當進入藏文字符選擇函數(shù)后，首先測量存儲數(shù)組的長度，依據(jù)測量調(diào)用數(shù)組顯示函數(shù)，將該按鍵下的字符每頁8個字在字符選擇窗口的依次顯示出來，通過上翻鍵和下翻鍵找到所需字符所在行時，按下確認鍵進行行鎖定，選擇光標會默認的指到該行的第一個藏文字符，然后通過上、下翻鍵對字符進行選擇，當按下確認鍵時，即選中了光標所指的字符，按下確認鍵顯示選中字符，計數(shù)器加1，藏文信息數(shù)組元素個數(shù)加1，同時光標后移一個字符，一個藏文字符的輸入完成，程序返回輸入循環(huán)開始，然后等待下一次按鍵按下，若確認鍵連續(xù)被按下兩次則結(jié)束輸入。在本系統(tǒng)中按下取消鍵就可直接結(jié)束本次輸入。

　　4 藏文字符顯示原理

　　在SPCE3200嵌入式系統(tǒng)中沒有涉及藏文字符的顯示，而且字模工具中也不能直接輸入藏文，基于此，本系統(tǒng)利用凌陽的DM Tool工具制作了非標準大小的字模數(shù)據(jù)。獨立的設(shè)計了藏文字符的顯示原理。在本系統(tǒng)中，以點陣掃描原理來實現(xiàn)藏文字符的顯示；先將組成藏文字符的所有基字在字模工具中轉(zhuǎn)換成非標準大小的合適的字模數(shù)據(jù)(見圖5)。然后轉(zhuǎn)換成代碼，通過相應(yīng)的函數(shù)實現(xiàn)藏文的顯示。字符在液晶顯示器上的顯示與字模工具中的顯示相同，都是通過點陣實現(xiàn)的每一個小方格代表一個點白色為1，綠色為0；每一個點看作一個位。據(jù)此可以繪出符的位信息，采用列掃描的方式，每8位為一個字節(jié)，這樣就得到了字模數(shù)據(jù)。

　　5 作品測試與展望

　　本系統(tǒng)在正常模式下工作性能穩(wěn)定，觸摸屏靈敏，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，藏文顯示和播音符合藏族同胞的習(xí)慣，最終各項功能都能滿足實際需要。通過觸摸屏鍵盤實現(xiàn)“西藏大學(xué)工學(xué)院實驗室”的藏語輸入演示。

　　本項目結(jié)合西藏藏語言的特點和藏族同胞中殘障者的實際生活情況，成功地完成了藏語嵌入式語音播放系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。對藏語的推廣、藏族同胞生活的改善起到了積極的作用。更為重要的是可以解決藏族同胞中有語言障礙者的交流問題，徹底地改變他們的生活。所以在西藏推廣本設(shè)計具有很大的使用價值和市場前景。